2022年03月22日 09:00
【科學快訊】
今天淩晨，在一項發表於《自然》雜志的最新研究中，一支來自中國的研究團隊取得了重要突破。他們將人的多能性幹細胞轉化為8細胞階段的全能性胚胎樣細胞（稱作「8C樣細胞」），後者能發生合子基因組激活、保留了發育成所有組織與器官的潛力。這項突破為器官再生與合成生物學的新進展奠定了重要基礎。
在此之前，已經有研究能夠將多能性幹細胞轉化為囊胚的內細胞團狀細胞。而最新研究更進一步，希望將多能性幹細胞轉化成人類發育更早階段的全能性細胞。
人類受精卵形成之後，基因組最初會保持沉默狀態。當受精卵分裂到8細胞階段時，合子基因組才會迅速激活。因此，研究這一階段對於理解生命發育至關重要。
為了將人的多能性幹細胞轉化為8C樣細胞，研究團隊開發出一種化學「雞尾酒」：從一系列靶向信號或表觀遺傳通路的抑制劑中，篩選出能完成轉化的試劑組合。在這一過程中，研究團隊還借助了單細胞基因組測序：將細胞注射進小鼠體內，經過進一步發育後，通過測序識別並分離出8C樣細胞。
由此，研究團隊通過一種無需轉基因、快速、可控的方式，成功利用人的多能性幹細胞生成8C樣細胞，後者在轉錄和表觀遺傳上均與真正的8細胞期胚胎相似。在這個轉化過程中，DPPA3和TPRX1基因起到關鍵作用：前者導致了DNA脫甲基化，而後者是8C樣細胞基因網絡的關鍵調控因素。
作為發育早期的全能幹細胞，這些細胞應該有潛力分化出所有的胚胎細胞類型，進而產生發育必需的組織和器官。隨後的實驗證明了這些細胞的全能性。在體外與體內實驗中，8C樣細胞均能產生胚胎和胚胎外的細胞系：其中，體外實驗產生了滋養層幹細胞和類囊胚，生物活體實驗生成了畸胎瘤。
這項研究首次證明了轉化後的細胞能在活體內產生胎盤組織。毫無疑問，這項研究將幫助拓展對人類早期胚胎發育的理解，也為一系列後續應用鋪平了道路。未來，這些細胞不僅有望用於再生醫學，實現人類器官的再生、減少對器官捐獻的依賴，還能用於生成人造囊胚與類囊胚。這種研究手段還能幫助科學家研究人類胚胎發育、治療早期發育相關的疾病。
「全能性8C樣細胞經過3次分裂，就能產生胚胎狀態的受精卵。相比於多能性幹細胞，這些細胞不僅能分化成胎盤組織，還有潛力發育成更成熟的器官，為全球正在等待器官移植的患者帶來福音。」來自中科院廣州生物醫藥與健康研究院的科學家們表示。
參考資料：
<1> Mazid， M.A。， Ward， C。， Luo， Z。
et al。
Rolling back of human pluripotent stem cells to an 8-cell embryo-like stage。
Nature （2022）。
https：//doi.org/10.1038/s41586-022-04625-0 ；
<2> BGI groundbreaking research results in cells that may facilitate advances in organ regeneration。
Retrieved Mar。
21， 2022 from https：//www.eurekalert.org/news-releases/947096
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